Vytváření plotů a závěsů pomocí geostatistiky

RichieCarmichael

<\/HEAD>

<\/A>

Paralelní ploty vytvořené ve směrech X a Y dvěma samostatnými běhy nástroje Parallel Fences.<\/P><\/DIV>

Poznámka:  Nástrojová sada 3D Fences byla aktualizována 28. února 2017.<\/EM><\/STRONG>  <\/EM>

Tento článek představuje a diskutuje geoprocesní nástrojovou sadu, která dokáže provádět geostatistiku na vertikálních řezech třírozměrných bodových mračen.Klikněte

zde<\/A> pro stažení nástrojové sady.<\/STRONG>

Uživatelé ArcGIS a jeho rozšíření Geostatistical Analyst mohli po léta provádět sofistikovanou geostatistickou interpolaci datových vzorků ve dvou dimenzích. Díky tomu bylo možné vytvářet kontinuální mapy jakéhokoli jevu, který byl měřen pouze na vybraných místech. S rostoucí popularitou analýzy v 3D a dostupností 3D dat je poptávka po možnosti provádět geostatistiku na 3D datech. Studie atmosférických průřezů, geologických profilů a batymetrických transektů se staly nedílnou součástí GIS. V každém z těchto tří klasických prvků (vzduch, země a voda) můžeme měřit přírodní jevy, jako je gradient teploty vzduchu, obsah rudy v různých hloubkách geologických vrstev nebo slanost oceánu podél sousedních vertikálních transektních linií.

V GIS analyzujeme nejen přírodní jevy, ale také ty vytvořené člověkem. Lidské dopady na vzduch, zem a vodu jsou rovněž měřeny. Mezi tyto lidské příspěvky k životnímu prostředí, které lze analyzovat v 3D, patří oblaka znečištění ovzduší a ropné skvrny. Ty mohou migrovat do země a být posouvány prouděním podzemní vody nebo migrovat od dna oceánu k jeho hladině, přičemž jsou někdy unášeny oceánskými proudy. Pochopení takových jevů může výrazně zvýšit naše porozumění těmto fenoménům. To byla motivace pro vytvoření 3DFences Toolbox<\/STRONG>.

Řez<\/STRONG> je vertikální podmnožina 3D dat analogická řezu chleba z bochníku. I když je obvykle úzký v jedné dimenzi, stále se jedná o 3D objekt. Plot<\/STRONG> je 2D reprezentace řezu 3D dat. Všechny body patřící do řezu jsou promítnuty nebo stlačeny na 2D rovinu. Termín plotový diagram nebo plot se používá v geologii k ilustraci průřezu geologickými vrstvami vytvořeného interpolací dat pocházejících z lineárního uspořádání vertikálních vrtů. Ekvivalentem plotu v atmosférických vědách je obvykle označován jako curtain<\/STRONG>.<\/A>

Pohled shora na řez bodů zobrazených fialově a výsledný plot prezentovaný jako barevná čára uprostřed vstupních bodů.<\/P><\/DIV>

<\/A>

Boční pohled na vstupní body řezu umístěné na jedné straně výsledného plotu. Body představují měření obsahu ropy v mořské vodě po ropné skvrně.<\/P><\/DIV>

Pro upřesnění, nástroje v nástrojové sadě 3D Fences<\/STRONG> neprovádějí interpolaci v plném trojrozměrném prostoru. Přístup nabízený nástrojovou sadou 3DFences Toolbox<\/STRONG> neimplementuje geostatistickou analýzu přímo na vertikálních řezech trojrozměrných dat. Místo toho nástroje transformují řez trojrozměrných dat se složkami X, Y, Z a měřeným jevem otočením o úhel 90° do horizontální dvourozměrné roviny. Geostatistická interpolace metodou

Empirical Bayesian Kriging<\/A> (EBK) je provedena na těchto bodech a vytváří buď geostatistický povrch predikce, což je kontinuální mapa koncentrace nebo intenzity něčeho, nebo mapu standardní chyby predikce, kterou lze vysvětlit jako mapu míry důvěryhodnosti predikční mapy v každém místě mapy. Výsledný výstup je převeden na bodovou sadu dat, kde body představují interpolovanou hodnotu ve středu rastrových buněk. Body jsou poté umístěny zpět do původního souřadnicového prostoru jako pravidelná matice bodů připomínající plot. Plot je umístěn uprostřed vybraných bodů počátečního řezu při zobrazení v ArcScene nebo ArcGIS Pro. Raster je převeden na bodovou sadu dat, protože ArcGIS momentálně nepodporuje zobrazení rastrových dat jako vertikální roviny a možnosti symboliky bodů poskytují větší flexibilitu při zobrazování výsledků.

Jakýkoli ze standardních nástrojů ArcGIS nebo geostatistických nástrojů pro interpolaci bodů mohl být implementován v těchto nástrojích. Pro prototyp jsme zvolili metodu Empirical Bayesian Kriging (EBK), známou pro své nejlepší výchozí parametry a přesné predikce.<\/A>

Nástrojová sada 3DFences<\/STRONG> se skládá ze tří samostatných nástrojů podporujících různé metody generování plotů. Nástroj Parallel Fences<\/STRONG> může generovat sady paralelních plotů ve směrech vztahujících se k zeměpisným délkám, šířkám nebo hloubkám. Jinými slovy výstupní sady paralelních plotů sahají od severu k jihu, od západu k východu nebo přes Z dimenzi. Počet těchto plotů v každé sadě určuje uživatel. Všechny nástroje podporují výběrové sady pro vytváření plotů z podmnožiny vzorkovacích bodových prvků.<\/A>

Plot vytvořený podél zdigitalizovaného tvaru "S".

Nástroj Interactive Fences<\/STRONG> může generovat ploty založené na liniích digitalizovaných na mapě. Uživatel nastaví vzdálenost bufferu od digitalizované linie. Všechny body nacházející se uvnitř bufferu budou použity pro geostatistickou analýzu. Uživatel může digitalizovat více linií i samopřekrývající se linie s mnoha vrcholy. Třetí nástroj nazvaný Feature based Fences<\/STRONG> vytváří ploty založené na existujících prvcích v polyline prvku. V tomto případě tvar plotu určuje existující prvek(y) a sahá přes Z dimenzi vybraných vzorkovacích bodů. Jako příklad může být použit k vyšetření úniků ropy nad ropovodem položeným na mořském dně.

Všechny nástroje obsahují možnosti umožňující uživateli určit minimální počet vzorkovacích bodů a velikost plotu potřebnou k vytvoření rozumného geostatistického povrchu. Nástroje jsou také časově citlivé. Pokud vzorkovací data obsahují pole datum-čas a tato možnost je povolena, bude pro každý časový interval vytvořen plot, pokud vzorky pro tento interval a místo splňují minimální požadavky nastavené uživatelem. Výsledné ploty představující po sobě jdoucí časová okna jsou umístěny na stejných místech. Pro lepší vizuální analýzu by proto měly být zobrazeny jako časové animace.
Příklad atmosférického curtain vytvořeného z dat zpětného rozptylu získaných NASA ze satelitu Calipso obíhajícího ve výšce 32 km nad povrchem Země.
Přispěli Bob G. a 
Witold F.




<\BODY><\HTML>